EP3449138B1 - Schraube zum einfurchen eines gewindes - Google Patents

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EP3449138B1
EP3449138B1 EP17721994.6A EP17721994A EP3449138B1 EP 3449138 B1 EP3449138 B1 EP 3449138B1 EP 17721994 A EP17721994 A EP 17721994A EP 3449138 B1 EP3449138 B1 EP 3449138B1
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EP
European Patent Office
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thread
section
screw
screw according
cutting portion
Prior art date
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EP17721994.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3449138A1 (de
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Thomas Jakob
Bernd Werthwein
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Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0047—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the ridge being characterised by its cross-section in the plane of the shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0078—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw with a shaft of non-circular cross-section or other special geometric features of the shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0084—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by geometric details of the tip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms

Definitions

  • the invention relates to a screw for tapping a thread in a component with a shank which is provided with a thread at least in sections, a screw head with a drive configuration to which the shank is attached, wherein, starting from an end of the shank opposite the head, first a groove section and then a holding section are arranged, the groove section and the holding section being provided with a thread.
  • a self-tapping drilling screw which can tap a thread in relatively soft materials such as plastic.
  • the screw is equipped with a drill point that has a flute and a thread.
  • the entire drill bit is threaded with an outside diameter smaller than the outside diameter of the thread located between the drill bit and the screw head.
  • a thread-forming screw is known.
  • the screw is used to attach a feature to a sheet metal component by engaging an existing hole in the sheet metal component and forming the thread itself. It can also enlarge the hole and form a passage.
  • the screw has a polygonal cross section, a threaded section starting from the screw head and a thread-free shaped section adjoining the threaded section and extending to a rounded front end of the screw.
  • a screw for tapping a thread in a component is known.
  • the screw has a tapping section and a holding section. Both in the tapping section and in the holding section, the shank of the screw has a polygonal cross-section with rounded corners and convex side edges. In the holding section, a hump bulge of the polygonal cross section is much smaller than a hump bulge in the groove section.
  • a screw for tapping a thread in a component is known.
  • the screw has a circular cross section along the entire length of its shank.
  • the thread has rounded valleys between the flanks of the thread.
  • the aim of the invention is to improve a screw for tapping a thread in terms of its load-bearing capacity.
  • a screw is provided for tapping a thread in a component with a shank, which is provided with a thread at least in sections, and a screw head with a drive configuration, to which the shank is connected, wherein, starting from an end of the shank opposite the head, firstly a grooving section and then a holding section are arranged, with the grooving section and the holding section being provided with a thread and with the holding section having a larger outer diameter than the grooving section.
  • the holding section has a larger outside diameter than the groove section, improved engagement of the holding section in the thread grooved in the component is achieved. This improves the load-bearing capacity of the screw and, in particular, tearing out of the grooved thread when tightening the screw can be avoided.
  • the holding section has a round cross section.
  • the groove section has a polygonal cross section with rounded corners and convex side edges, in particular a trilobular cross section.
  • the grooving of the thread can be improved compared to a round cross section.
  • a height of the thread flanks is greater in the holding section than in the forming section.
  • a load capacity of the screw in the holding section can also be increased by a greater height of the thread flanks in the holding section compared to the tapping section.
  • a width of the thread flanks measured parallel to a central longitudinal axis of the shank, is greater in the tapping section than in the holding section, at least at the base of the thread flanks.
  • a wide base ensures stable thread flanks, which are required when tapping the thread.
  • an engagement of the thread flanks in the furrowed thread that is as well adapted as possible is desirable in order to increase the load-bearing capacity.
  • Narrower thread flanks in the holding section then serve at their base for this purpose.
  • the width of the thread flanks at their radially outer end is greater in the tapping section than in the holding section.
  • the radially outer end of the thread flanks is also wider in the forming section than in the holding section.
  • Stable thread flanks are required in the tapping section in order to be able to tap a thread.
  • attention is paid to optimal engagement of the thread flanks in the grooved thread in order to increase the load-bearing capacity.
  • the holding section is cylindrical.
  • a truncated cone-shaped, threaded intermediate section is arranged between the holding section and the groove section.
  • the furrow section has a frustoconical attachment section and can also have a cylindrical calibrating section.
  • the groove section is constructed in the manner of a truncated cone overall.
  • the truncated intermediate section can then merge seamlessly into the groove section.
  • a transition between the thread flanks of two adjacent threads in the holding section is convexly rounded.
  • a transition between the thread flanks of two adjacent thread turns in the groove section is V-shaped.
  • a V-shaped transition between the thread flanks is used to realize wide and therefore stable thread flanks at the base, viewed in the longitudinal direction of the shank.
  • the load-bearing capacity of the thread flanks in the tapped section is greater, so that the tapping of the thread is facilitated or improved.
  • the schematic side view of the 1 shows a screw 10 according to the invention according to a first embodiment, which has a shank 12 and a screw head 14 .
  • the screw head 14 is provided with a drive formation, which is formed in the illustrated embodiment as an external hexagon.
  • the screw 10 is designed as a self-tapping screw or screw for tapping a thread in a component.
  • a core hole is first made in the component.
  • the core hole can be produced in various ways, for example by means of drilling, punching, lasering or during primary shaping of the component, in particular during casting.
  • the core hole can also be made by the screw tip itself.
  • the screw 10 then forms a thread in the component while it is being screwed in.
  • the core hole produced in the component therefore does not first have to be provided with a thread in a separate work step. Nevertheless, the screw 10 can also be unscrewed from the thread it has grooved itself.
  • Special screws are known which also form a core hole in the component itself by means of plastic deformation.
  • Such screws are referred to as flow-drilling screws and usually have a smooth and rounded tip, which then initially creates a passage or an opening in a component. The smooth tip is then followed by a tapping section and a holding section of the screw.
  • the present invention can also be applied to such flow drilling screws.
  • the screw 10 initially has an attachment section 16 which is designed in the shape of a truncated cone.
  • the attachment section 16 is followed by a calibration section 18 which is cylindrical.
  • the attachment section 16 and the calibration section 18 together form a furrow section 20 with which a thread can be grooved in an existing bore.
  • the groove section 20 is adjoined by an intermediate section 22 which is designed in the shape of a truncated cone.
  • the intermediate section 22 is then followed by a holding section 24 which is cylindrical and which has a larger outside diameter than the groove section 20 .
  • the intermediate section 22 thus serves to create a transition between the groove section 20 with a smaller outside diameter and the holding section 24 with a larger outside diameter.
  • In 2 is a view on the section plane AA in 1 shown. It can be seen that the screw 10 has a trilobular cross section in the groove section 20 .
  • a trilobular cross section is a cross section that has three rounded corners and three convex side edges.
  • An outside diameter of the polybular or polygonal cross-section is defined by a perimeter around the cross-section having a diameter D1.
  • the cutting plane AA goes through the calibration section 18 of the groove section 20.
  • the groove section 20 also has a trilobular cross-section in the attachment section 16. The trilobular cross-section facilitates tapping of the thread.
  • the representation of 3 shows a view of the section plane BB in 1 . It can be seen that the holding section has a circular cross section with an outer diameter D2. D2 is greater than D1 and, as previously noted, the intermediate portion 22 is frusto-conical to provide a transition from the groove portion 20 of smaller outside diameter D1 to the retaining portion 24 of larger outside diameter D2.
  • the representation of 4 shows the enlarged detail C from 1 . It can be seen that the holding section 24 has thread flanks 26, with a transition between adjacent thread flanks 26 being rounded. The thread flanks 26 have a width B2 at the end which is on the outside in the radial direction.
  • FIG. 5 shows detail D 1 .
  • the groove section 20, shown here in the area of the calibration section 18, has a V-shaped transition between the individual thread flanks 28.
  • the V-shaped transition between the individual thread flanks 28 in the groove section 20 ensures that a base of the thread flanks 28, i.e. a width of the thread flanks 28 at the level of the tip of the V-shaped transition, in figure 5 measured from top to bottom, i.e. in the longitudinal direction of the shank, is greater than the corresponding width of the base of the thread flanks 26 in the holding section 24.
  • the thread flanks 28 in the groove section 20 have a width B1. This width B1 is greater than the width B2 of the thread flanks 26 in the holding section 24.
  • the thread flanks 28 in the tapping section 20 are therefore more stable than the thread flanks 26 in the holding section 24 and are therefore particularly suitable for tapping a thread.
  • the narrower thread flanks 26 contribute to a very well-adapted engagement of the thread flanks 26 in the thread grooved in the component.
  • improved engagement of the holding section 24 and, as a result, an increased carrying capacity of the screw 10 is achieved.
  • the representation of 6 shows a further embodiment of a screw 30 not according to the invention for tapping a thread.
  • the screw 30 differs from the screw 10 of 1 only in the design of their furrow section 22. Apart from the furrow section 22, the screw 30 is of the same design as the screw 10 of FIG 1 until 5 . Therefore, only the different features of the screw 30 are explained below.
  • the groove section 22 is frustoconical in shape over its entire length.
  • the holding section 24, on the other hand, is of cylindrical design. In the case of the screw 30 too, the groove section 22 thus has a smaller outside diameter than the holding section 24 .
  • the representation of 7 shows a view of the section plane AA in 6 . It can be seen that the groove section 22 has a circular cross section with a diameter D1.
  • the holding section 24 has a circular cross section with an outer diameter D2.
  • the outside diameter D2 in the holding section 24 is larger than the outside diameter D1 in the groove section 22.
  • the outside diameter D1 of the groove section 22 increases slowly due to its frustoconical configuration until it inevitably reaches the dimension of the Diameter D2 of the holding portion 24 is reached.
  • the outside diameter D1 in the groove section 22 is smaller than the outside diameter D2 in the holding section 24.
  • the representation of 9 shows an enlarged view of detail C in 6 . It can be seen that the holding section 24 of the screw 30 is designed in the same way as the holding section 24 of the screw 10 of FIG 1 .
  • the representation of 10 shows detail D 6 enlarged. It can also be seen here that the grooved section 22 is of the same design as the grooved section 20 of the screw 10 in relation to the design of its thread flanks 28 1 . The difference between the screws 10 and 30 thus lies solely in the design of the groove section 22, namely as a frusto-conical section with a circular cross-section.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil mit einem Schaft, der wenigstens abschnittsweise mit einem Gewinde versehen ist, einem Schraubenkopf mit einer Antriebsausbildung, an den sich der Schaft anschließt, wobei, von einem dem Kopf gegenüberliegenden Ende des Schafts ausgehend, zunächst ein Furchabschnitt und dann ein Halteabschnitt angeordnet sind, wobei der Furchabschnitt und der Halteabschnitt mit einem Gewinde versehen sind.
  • Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 012 441 A1 ist eine selbstfurchende Bohrschraube bekannt, die ein Gewinde in relativ weiche Materialien, beispielsweise Kunststoff, einfurchen kann. Die Schraube ist mit einer Bohrspitze versehen, die eine Spannut und ein Gewinde aufweist. Die gesamte Bohrspitze ist mit einem Gewinde versehen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Gewindes, das sich zwischen der Bohrspitze und dem Schraubenkopf befindet.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 000 702 A1 ist eine gewindeformende Schraube bekannt. Die Schraube dient zur Anbringung eines Elements an einer Blechkomponente, wobei sie in ein vorhandenes Loch in der Blechkomponente eingreift und das Gewinde selbst formt. Dabei kann sie auch das Loch vergrößern und einen Durchzug formen. Die Schraube weist einen polygonalen Querschnitt, einen vom Schraubenkopf ausgehenden Gewindeabschnitt und einen sich an den Gewindeabschnitt anschließenden, bis zu einem vorderen abgerundeten Schraubenende reichenden gewindefreien Formabschnitt auf.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 06 246 A1 ist eine Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil bekannt. Die Schraube weist einen Furchabschnitt und einen Halteabschnitt auf. Sowohl im Furchabschnitt als auch im Halteabschnitt weist der Schaft der Schraube einen vieleckartigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und konvex gewölbten Seitenkanten auf. Im Halteabschnitt ist eine Höckeraufwölbung des vieleckartigen Querschnitts wesentlich kleiner als eine Höcker-Aufwölbung im Furchabschnitt.
  • Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2008/156425 A1 ist eine Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil bekannt. Die Schraube weist über die gesamte Länge ihres Schafts einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das Gewinde weist abgerundete Täler zwischen den Gewindeflanken auf.
  • Mit der Erfindung soll eine Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in Bezug auf ihre Tragkraft verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu eine Schraube mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorgesehen ist eine Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil mit einem Schaft, der wenigstens abschnittsweise mit einem Gewinde versehen ist, und einem Schraubenkopf mit einer Antriebsausbildung, an den sich der Schaft anschließt, wobei, von einem den Kopf gegenüberliegenden Ende des Schafts ausgehend, zunächst ein Furchabschnitt und dann ein Halteabschnitt angeordnet sind, wobei der Furchabschnitt und der Halteabschnitt mit einem Gewinde versehen sind und wobei der Halteabschnitt gegenüber dem Furchabschnitt einen größeren Außendurchmesser aufweist.
  • Indem der Halteabschnitt gegenüber dem Furchabschnitt einen größeren Außendurchmesser aufweist, wird ein verbesserter Eingriff des Halteabschnitts in das in das Bauteil eingefurchte Gewinde erreicht. Dadurch wird die Tragkraft der Schraube verbessert und insbesondere kann das Ausreißen des gefurchten Gewindes beim Anziehen der Schraube vermieden werden.
  • Gemäß der Erfindung weist der Halteabschnitt einen runden Querschnitt auf.
  • Auf diese Weise lässt sich eine optimale Anpassung des Halteabschnitts an das eingefurchte Gewinde und dadurch eine Erhöhung der Tragkraft erreichen.
  • Gemäß der Erfindung weist der Furchabschnitt einen vieleckartigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und konvex gewölbten Seitenkanten auf, insbesondere einen trilobularen Querschnitt.
  • Mittels eines solchen Querschnitts im Furchabschnitt lässt sich das Einfurchen des Gewindes gegenüber einem runden Querschnitt verbessern.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Höhe der Gewindeflanken, gemessen in radialer Richtung, im Halteabschnitt größer als im Furchabschnitt.
  • Auch durch eine größere Höhe der Gewindeflanken im Halteabschnitt gegenüber dem Furchabschnitt lässt sich eine Tragkraft der Schraube im Halteabschnitt erhöhen.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Breite der Gewindeflanken, gemessen parallel zu einer Mittellängsachse des Schafts, im Furchabschnitt wenigstens an der Basis der Gewindeflanken größer als im Halteabschnitt.
  • Eine breite Basis sorgt für stabile Gewindeflanken, die beim Einfurchen des Gewindes benötigt werden. Im Halteabschnitt hingegen ist zu einer Erhöhung der Tragkraft ein möglichst gut angepasster Eingriff der Gewindeflanken in das eingefurchte Gewinde erwünscht. Hierzu dienen dann an ihrer Basis schmälere Gewindeflanken im Halteabschnitt.
  • Gemäß der Erfindung ist die Breite der Gewindeflanken an ihrem radial äußeren Ende im Furchabschnitt größer als im Halteabschnitt.
  • Auch das radial äußere Ende der Gewindeflanken ist erfindungsgemäß im Furchabschnitt breiter als im Halteabschnitt. Im Furchabschnitt werden stabile Gewindeflanken benötigt, um ein Gewinde Einfurchen zu können. Im Halteabschnitt hingegen wird auf einen optimalen Eingriff der Gewindeflanken in das eingefurchte Gewinde geachtet, um die Tragkraft zu erhöhen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Halteabschnitt zylindrisch ausgebildet.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Halteabschnitt und dem Furchabschnitt ein kegelstumpfartiger, mit Gewinde versehener Zwischenabschnitt angeordnet.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist der Furchabschnitt einen kegelstumpfartigen Ansetzabschnitt auf und kann zusätzlich einen zylindrischen Kalibrierabschnitt aufweisen.
  • Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Furchabschnitt insgesamt kegelstumpfartig ausgebildet. Der kegelstumpfartige Zwischenabschnitt kann dann nahtlos in den Furchabschnitt übergehen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Übergang zwischen den Gewindeflanken zweier benachbarter Gewindegänge im Halteabschnitt konvex ausgerundet.
  • Auf diese Weise wird ein verbesserter Eingriff in die Gewindegänge des eingefurchten Gewindes erreicht.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Übergang zwischen den Gewindeflanken zweier benachbarter Gewindegänge im Furchabschnitt V-förmig ausgebildet.
  • In Furchabschnitt dient ein V-förmiger Übergang zwischen den Gewindeflanken zur Realisierung von in Längsrichtung des Schafts gesehen breiten und damit stabilen Gewindeflanken an der Basis. Dadurch ist die Belastbarkeit der Gewindeflanken im Furchabschnitt größer, so dass das Einfurchen des Gewindes erleichtert bzw. verbessert wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube gemäß einer ersten Ausführungsform,
    Fig. 2
    eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 1,
    Fig. 4
    eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in Fig. 1,
    Fig. 5
    eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit D in Fig. 1,
    Fig. 6
    eine schematische Seitenansicht einer nicht erfindungsgemäßen Schraube gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    Fig. 7
    eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 6,
    Fig. 8
    eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 6,
    Fig. 9
    eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in Fig. 6 und
    Fig. 10
    eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit D in Fig. 6.
  • Die schematische Seitenansicht der Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schraube 10 gemäß einer ersten Ausführungsform, die einen Schaft 12 und einen Schraubenkopf 14 aufweist. Der Schraubenkopf 14 ist mit einer Antriebsausbildung versehen, die bei der dargestellten Ausführungsform als Außensechskant ausgebildet ist.
  • Die Schraube 10 ist als Furchschraube oder Schraube zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil ausgebildet. Beim Einfurchen eines Gewindes wird zunächst ein Kernloch in dem Bauteil hergestellt. Die Herstellung des Kernlochs kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, beispielsweise mittels Bohren, Stanzen, Lasern oder beim Urformen des Bauteils, insbesondere beim Gießen. Das Kernloch kann darüber hinaus durch die Schraubenspitze selbst hergestellt werden. Die Schraube 10 formt dann während des Eindrehens ein Gewinde in dem Bauteil. Das in dem Bauteil hergestellte Kernloch muss daher nicht zunächst in einem separaten Arbeitsschritt mit einem Gewinde versehen werden. Dennoch kann die Schraube 10 auch wieder aus dem von ihr selbst eingefurchten Gewinde herausgedreht werden. Bekannt sind Spezialschrauben, die mittels plastischer Verformung auch ein Kernloch in dem Bauteil selbst formen. Solche Schrauben werden als fließlochformende Schrauben bezeichnet und weisen in der Regel eine glatte und abgerundete Spitze auf, die dann zunächst einen Durchzug oder eine Öffnung in einem Bauteil herstellt. Auf die glatte Spitze folgt dann ein Furchabschnitt und ein Halteabschnitt der Schraube. Auch auf solche fließlochformende Schrauben kann die vorliegende Erfindung angewendet werden.
  • Die Schraube 10 weist von ihrem, dem Schraubenkopf 14 gegenüberliegenden Ende zunächst einen Ansetzabschnitt 16 auf, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Auf den Ansetzabschnitt 16 folgt ein Kalibrierabschnitt 18, der zylindrisch ausgebildet ist. Der Ansetzabschnitt 16 und der Kalibrierabschnitt 18 bilden gemeinsam einen Furchabschnitt 20, mit dem in eine bestehende Bohrung ein Gewinde eingefurcht werden kann. An den Furchabschnitt 20 schließt sich ein Zwischenabschnitt 22 an, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Auf den Zwischenabschnitt 22 folgt dann ein Halteabschnitt 24, der zylindrisch ausgebildet ist und der gegenüber dem Furchabschnitt 20 einen größeren Außendurchmesser aufweist. Der Zwischenabschnitt 22 dient somit dazu, einen Übergang zwischen dem Furchabschnitt 20 mit kleinerem Außendurchmesser und dem Halteabschnitt 24 mit größerem Außendurchmesser herzustellen.
  • In Fig. 2 ist eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 1 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Schraube 10 im Furchabschnitt 20 einen trilobularen Querschnitt aufweist. Als trilobularer Querschnitt wird ein Querschnitt bezeichnet, der drei abgerundete Ecken und drei konvex gewölbte Seitenkanten aufweist. Ein Außendurchmesser des polybularen oder polygonalen Querschnitts wird durch einen Umkreis um den Querschnitt mit einem Durchmesser D1 bestimmt.
  • Die Schnittebene A-A geht durch den Kalibrierabschnitt 18 des Furchabschnitts 20. Auch im Ansetzabschnitt 16 weist der Furchabschnitt 20 einen trilobularen Querschnitt auf. Der trilobulare Querschnitt erleichtert das Einfurchen des Gewindes.
  • Die Darstellung der Fig. 3 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 1. Zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Außendurchmesser D2 aufweist. D2 ist größer als D1 und, wie bereits ausgeführt wurde, ist der Zwischenabschnitt 22 kegelstumpfförmig ausgebildet, um einen Übergang von dem Furchabschnitt 20 mit dem kleineren Außendurchmesser D1 auf den Halteabschnitt 24 mit dem größeren Außendurchmesser D2 zu bilden.
  • Die Darstellung der Fig. 4 zeigt die vergrößerte Einzelheit C aus Fig. 1. Zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt 24 Gewindeflanken 26 aufweist, wobei ein Übergang zwischen einander benachbarten Gewindeflanken 26 abgerundet ausgebildet ist. Die Gewindeflanken 26 weisen an in radialer Richtung außengelegenen Ende eine Breite B2 auf.
  • Die Darstellung der Fig. 5 zeigt die Einzelheit D aus Fig. 1. Wie zu erkennen ist, weist der Furchabschnitt 20, hier dargestellt im Bereich des Kalibrierabschnitts 18, einen V-förmig ausgebildeten Übergang zwischen den einzelnen Gewindeflanken 28 auf. Durch den V-förmigen Übergang zwischen den einzelnen Gewindeflanken 28 in Furchabschnitt 20 wird erreicht, dass eine Basis der Gewindeflanken 28, also eine Breite der Gewindeflanken 28 auf Höhe der Spitze des V-artigen Übergangs, in Fig. 5 gemessen von oben nach unten, also in Längsrichtung des Schafts, größer ist als die entsprechende Breite der Basis der Gewindeflanken 26 im Halteabschnitt 24.
  • An ihrem radial außenliegenden Ende weisen die Gewindeflanken 28 im Furchabschnitt 20 eine Breite B1 auf. Diese Breite B1 ist größer als die Breite B2 der Gewindeflanken 26 im Halteabschnitt 24.
  • Die Gewindeflanken 28 im Furchabschnitt 20 sind dadurch stabiler ausgebildet als die Gewindeflanken 26 im Halteabschnitt 24 und sind dadurch in besonderer Weise dafür geeignet, ein Gewinde einzufurchen. Im Halteabschnitt 24 tragen die schmäler ausgebildeten Gewindeflanken 26 hingegen zu einem sehr gut angepassten Eingriff der Gewindeflanken 26 in das in dem Bauteil eingefurchte Gewinde bei. Dadurch wird gegenüber konventionellen Gewindefurchschrauben ein verbesserter Eingriff des Halteabschnitts 24 und dadurch eine erhöhte Tragkraft der Schraube 10 erreicht.
  • Die Darstellung der Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Schraube 30 zum Einfurchen eines Gewindes. Die Schraube 30 unterscheidet sich von der Schraube 10 der Fig. 1 lediglich in der Gestaltung ihres Furchabschnitts 22. Abgesehen von dem Furchabschnitt 22 ist die Schraube 30 gleich ausgebildet wie die Schraube 10 der Fig. 1 bis 5. Im Folgenden werden daher lediglich die sich unterscheidenden Merkmale der Schraube 30 erläutert.
  • Der Furchabschnitt 22 ist über seine gesamt Länge kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Halteabschnitt 24 ist hingegen zylindrisch ausgebildet. Auch bei der Schraube 30 weist somit der Furchabschnitt 22 gegenüber dem Halteabschnitt 24 einen kleineren Außendurchmesser auf.
  • Die Darstellung der Fig. 7 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 6. Zu erkennen ist, dass der Furchabschnitt 22 einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser D1 aufweist.
  • Fig. 8 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 6. Zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt 24 einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Außendurchmesser D2 aufweist. Wie ausgeführt wurde, ist der Außendurchmesser D2 im Halteabschnitt 24 größer als der Außendurchmesser D1 im Furchabschnitt 22. Es ist dabei festzustellen, dass der Außendurchmesser D1 des Furchabschnitts 22 aufgrund seiner kegelstumpfförmigen Ausgestaltung langsam ansteigt, bis er am Übergang zum Halteabschnitt 24 zwangsläufig das Maß des Durchmessers D2 des Halteabschnitts 24 erreicht. Mit Ausnahme dieses letzten Übergangs, der als auch Zwischenabschnitt bezeichnet werden kann, ist der Außendurchmesser D1 im Furchabschnitt 22 jedoch kleiner als der Außendurchmesser D2 im Halteabschnitt 24.
  • Die Darstellung der Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in Fig. 6. Zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt 24 der Schraube 30 in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Halteabschnitt 24 der Schraube 10 der Fig. 1.
  • Die Darstellung der Fig. 10 zeigt die Einzelheit D aus Fig. 6 vergrößert. Es ist auch hier zu erkennen, dass der Furchabschnitt 22 in Bezug auf die Gestaltung seiner Gewindeflanken 28 gleich ausgebildet ist wie der Furchabschnitt 20 der Schraube 10 der Fig. 1. Der Unterschied zwischen den Schrauben 10 und 30 liegt somit ausschließlich in der Gestaltung des Furchabschnitts 22, nämlich als kegelstumpfförmiger Abschnitt mit kreisförmigem Querschnitt.

Claims (14)

  1. Schraube (10) zum Einfurchen eines Gewindes in ein Bauteil, mit einem Schaft (12), der wenigstens abschnittsweise mit einem Gewinde versehen ist, einem Schraubenkopf (14) mit einer Antriebsausbildung, an den sich der Schaft anschließt, wobei, von einem dem Kopf gegenüberliegenden Ende des Schafts (12) ausgehend, zunächst ein Furchabschnitt (20) und dann ein Halteabschnitt (24) angeordnet sind, wobei der Furchabschnitt (20) und der Halteabschnitt (24) mit einem Gewinde versehen sind, wobei der Halteabschnitt (24) gegenüber dem Furchabschnitt (20) einen größeren Außendurchmesser aufweist, wobei zwischen dem Halteabschnitt (24) und dem Furchabschnitt (20) ein kegelstumpfartiger, mit Gewinde versehener Zwischenabschnitt (22) angeordnet ist und wobei der Furchabschnitt (20) einen kegelstumpfartigen Ansetzabschnitt (16) aufweist, wobei der Halteabschnitt (24) einen kreisrunden Querschnitt aufweist, wobei der Furchabschnitt (20) einen vieleckartigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und konvex gewölbten Seitenkanten aufweist, insbesondere einen polylobularen Querschnitt, wobei eine Höhe der Gewindeflanken (26, 28), gemessen in radialer Richtung, im Halteabschnitt (24) größer ist als im Furchabschnitt (20), wobei eine Breite der Gewindeflanken (26, 28), gemessen parallel zu einer Mittellängsachse des Schafts (12), im Furchabschnitt wenigstens an der Basis der Gewindeflanken (26, 28) größer ist als im Halteabschnitt (24) und wobei die Breite (B2, B1) der Gewindeflanken (26, 28) an ihrem radial äußeren Ende im Furchabschnitt (20) größer ist als im Halteabschnitt (24).
  2. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (24) zylindrisch ausgebildet ist.
  3. Schraube nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Furchabschnitt (20) einen zylindrischen Kalibrierabschnitt (18) aufweist.
  4. Schraube nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Furchabschnitt insgesamt kegelstumpfartig ausgebildet ist.
  5. Schraube nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Furchabschnitt eine sich zur Spitze hin verjüngende Form hat, deren Mantellinien gekrümmt sind.
  6. Schraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinien parabelförmig verlaufen.
  7. Schraube nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinien an einer abgeplatteten Spitze enden.
  8. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen den Gewindeflanken (26) zweier benachbarter Gewindegänge im Halteabschnitt (24) konvex ausgerundet ist.
  9. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen den Gewindeflanken (28) zweier benachbarter Gewindegänge im Furchabschnitt (20) V-förmig ausgebildet ist.
  10. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (24) einen kreisrunden Querschnitt aufweist, dass der Furchabschnitt (20) einen vieleckartigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und konvex gewölbten Seitenkanten aufweist und dass in dem Zwischenabschnitt (22) eine Querschnittsänderung von vieleckartig auf kreisrund erfolgt.
  11. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Zwischenabschnitts (22) zwischen dem doppelten und dem dreifachen der Gewindesteigung des Gewindes liegt.
  12. Schraube nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Gewindegang des Zwischenabschnitts (22) am Übergang vom Zwischenabschnitt (22) in den Halteabschnitt (24) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
  13. Schraube nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewindegang des Zwischenabschnitts (22) am Übergang vom Furchenabschnitt (20) zum Zwischenabschnitt (22) vieleckartig mit abgerundeten Ecken und konvex gewölbten Seitenkanten ausgebildet ist.
  14. Schraube nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewindegang des Ansetzabschnitts (16) am Ende der Schraube einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
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